发动机回油能力的优化方法与流程

本发明属于汽车，特别涉及一种发动机回油能力的优化方法。

背景技术：

1、将发动机放置在专用台架上，根据经验制定发动机机油加注量，通过测试不同倾斜方向不同倾斜角度下(倾斜方向包括前倾、后倾、左倾、右倾，倾斜角包含20°、25°、30°、35°、40°、45°等)发动机的机油压力及机油含气量，来确认发动机回油能力。

2、但上述方法存在以下问题：1、该试验成本较高，测试周期较长，若进行多轮验证，将产生大量试验经费；2、在极限倾斜角试验工况中，发动机存在失效及损坏的可能，带来经济损失和台架安全风险；3、若通过试验识别出发动机回油能力不足，再对缸体、缸盖等关键零部件的回油通道进行设计更改，将产生较大的模具修改费用，并且严重影响项目开发周期。

技术实现思路

1、本发明的目的在于将发动机放置在专用台架上，根据经验制定发动机机油加注量，通过测试不同倾斜角度下发动机回油能力，存在试验成本较高、测试周期较长，在极限倾斜角试验工况中发动机存在失效及损坏的可能的问题。本发明提供了一种发动机回油能力的优化方法，在倾斜台架试验前就能充分评估所设计的发动机的回油能力，并进行相关设计优化，减少试验多个倾斜角度的次数以缩短试验周期，并能够提升倾斜试验一次性通过率，降低开发费用与台架试验的安全风险，缩短项目开发周期。

2、为解决上述技术问题，本发明实施方式公开了一种发动机回油能力的优化方法，包括以下步骤：

3、s1：建立发动机机油的供油及回油油路仿真模型，供油及回油油路仿真模型包括：缸体、缸盖、油底壳、供油油道、回油油道、腔体、吸油盘以及机油；并且通过一维液压动力学仿真确认发动机不同工况下机油的供油总流量以及各个供油油道的供油流量。

4、s2：根据供油及回油油路仿真模型和发动机不同工况下机油的供油总流量及各个供油油道的供油流量通过三维流体力学仿真模拟：发动机的机油量为基础机油量下的某一工况的多个方向的多个倾角下缸体、缸盖以及油底壳区域的动态回油情况；并判断各个方向的各个倾角下油底壳中的机油是否均能够完全浸没吸油盘入口；

5、若是，则执行步骤s3；

6、若否，则执行步骤s4。

7、s3：通过三维流体力学仿真确认各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域机油的含气量，并判断各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域机油的含气量是否均小于含量阈值；

8、若是，则完成优化；

9、若否，则执行步骤s5。

10、s4：判断缸体、缸盖以及油底壳区域中是否存在机油积存；

11、若是，则执行步骤s6，之后继续执行步骤s2；

12、若否，则执行步骤s7，之后继续执行步骤s3。

13、s5：判断缸盖、缸体以及油底壳区域中是否存在机油积存；

14、若是，则执行步骤s6，之后继续执行步骤s3；

15、若否，则执行步骤s8，完成优化。

16、s6：对导致缸体、缸盖以及油底壳区域中机油积存的回油油道、腔体和油底壳的结构进行优化设计。

17、s7：增加发动机的机油量至第一机油量，以使各个方向的各个倾角下的油底壳中的机油均能够完全浸没吸油盘入口。

18、s8：增加发动机的机油量至第二机油量，以使各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域的机油含气量均小于含量阈值。

19、采用上述技术方案，首先建立发动机机油的供油及回油油路仿真模型并通过一维液压动力学仿真确认发动机不同工况下机油的供油总流量以及各个供油油道的供油流量，再通过通过三维流体力学仿真模拟：发动机的机油量为基础机油量下的某一工况的多个方向的多个倾角下缸体、缸盖以及油底壳区域的动态回油情况。之后基于仿真模型更直观地观察并判断各个方向的各个倾角下油底壳中的机油是否均能够完全浸没吸油盘入口，然后通过三维流体力学仿真确认各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域机油的含气量，并判断各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域机油的含气量是否均小于含量阈值。如果各个方向的各个倾角下油底壳中的机油均能够完全浸没吸油盘入口并且各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域机油的含气量均小于含量阈值，则完成优化。

20、如果其中一个条件不满足，则需要进一步判断缸盖、缸体以及油底壳区域中是否存在机油积存，若是，需要对导致缸体、缸盖以及油底壳区域中机油积存的回油油道、腔体和油底壳的结构进行优化设计；若否，则增加发动机的机油量。这样在发动机零件设计阶段，就可以提前识别出发动机不同方向的不同倾角下(特别是极限倾角下)的发动机回油能力，若回油能力较弱，则可以对发动机的回油油道、腔体、以及油底壳结构进行设计优化或者确定更为合理的发动机的机油量，这样在倾斜台架试验前就能充分评估所设计的发动机的回油能力，并进行相关设计优化。更为合理的发动机的机油量具体可以是增加发动机的机油量至第一机油量，以使各个方向的各个倾角下的油底壳中的机油均能够完全浸没吸油盘入口，或增加发动机的机油量至第二机油量，以使各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域的机油含气量均小于含量阈值。这样可大幅度提高台架倾斜试验一次性通过率，减少反复试验产生的费用以及相关零件设计更改所产生的模具及工装费用，有效控制项目的开发进展，同时可以有效避免因为倾斜试验不通过所产生的发动机损坏，以及台架安全风险。

21、根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机回油能力的优化方法，步骤s2中，基础机油量为4l～5l。

22、根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机回油能力的优化方法，多个方向包括前倾方向、后倾方向、左倾方向以及右倾方向。

23、采用上述技术方案，多个方向包括前倾方向、后倾方向、左倾方向以及右倾方向，能够分别对应车辆的减速、加速、右转、左转四种工况，相当于对车辆行驶过程中的四种工况均进行了模拟，从而能够更准确地确定发动机在四种工况下的回油能力。

24、根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机回油能力的优化方法，多个倾角包括倾角范围为20°～45°内的倾角。

25、采用上述技术方案，可以确定发动机在20°～45°倾角范围内多个倾角下的回油能力。

26、根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机回油能力的优化方法，步骤s4和步骤s5中，判断缸体、缸盖以及油底壳区域中是否存在机油积存包括判断缸体、缸盖以及油底壳区域中是否至少一个区域中的机油积存量大于积存量阈值。

27、采用上述技术方案，可以通过判断缸体、缸盖以及油底壳区域中是否至少一个区域中的机油积存量大于积存量阈值更准确地来确定缸体、缸盖以及油底壳区域中机油是否存在积存。

28、根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机回油能力的优化方法，积存量阈值为0.4l～0.6l。

29、根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机回油能力的优化方法，第一机油量为各个方向的各个倾角下的油底壳中的机油均能够完全浸没吸油盘入口的最小油量。

30、采用上述技术方案，第一机油量为各个方向的各个倾角下的油底壳中的机油均能够完全浸没吸油盘入口的最小油量，能够避免机油量过多产生剧烈的搅动现象、活塞环咬死、喷油嘴堵塞等故障、以及增加磨损降低润滑性能的情况。

31、根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机回油能力的优化方法，第二机油量为各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域机油的含气量均小于含量阈值的最小油量。

32、采用上述技术方案，第二机油量为各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域机油的含气量均小于含量阈值的最小油量，能够避免机油量过多产生剧烈的搅动现象、活塞环咬死、喷油嘴堵塞等故障、以及增加磨损降低润滑性能的情况。

33、根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机回油能力的优化方法，含量阈值为13％～17％。

34、根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机回油能力的优化方法，步骤s6中，对导致缸体、缸盖以及油底壳区域中机油积存的回油油道、腔体和油底壳的结构进行优化设计包括：扩大对应的回油油道的横截面积、增大对应的回油油道的倾斜角、减少腔体中的台阶高度、以及减少油底壳底部的台阶高度中的至少一种。

35、采用上述技术方案，通过扩大对应的回油油道的横截面积、增大对应的回油油道的倾斜角、减少腔体中的台阶高度、以及减少油底壳底部的台阶高度中的至少一种能够改善缸盖、缸体以及油底壳区域中机油积存情况，从而优化的发动机回油能力。

36、本发明的有益效果是：

37、本发明提供了一种发动机回油能力的优化方法，首先建立发动机机油的供油及回油油路仿真模型并通过一维液压动力学仿真确认发动机不同工况下机油的供油总流量以及各个供油油道的供油流量，再通过通过三维流体力学仿真模拟：发动机的机油量为基础机油量下的某一工况的多个方向的多个倾角下缸体、缸盖以及油底壳区域的动态回油情况。之后基于仿真模型更直观地观察并判断各个方向的各个倾角下油底壳中的机油是否均能够完全浸没吸油盘入口，然后通过三维流体力学仿真确认各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域机油的含气量，并判断各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域机油的含气量是否均小于含量阈值。如果各个方向的各个倾角下油底壳中的机油均能够完全浸没吸油盘入口并且各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域机油的含气量均小于含量阈值，则完成优化。

38、如果其中一个条件不满足，则需要进一步判断缸盖、缸体以及油底壳区域中是否存在机油积存，若是，需要对导致缸体、缸盖以及油底壳区域中机油积存的回油油道、腔体和油底壳的结构进行优化设计；若否，则增加发动机的机油量。这样在发动机零件设计阶段，就可以提前识别出发动机不同方向的不同倾角下(特别是极限倾角下)的发动机回油能力，若回油能力较弱，则可以发动机的回油油道、腔体、以及油底壳结构进行设计优化或者确定更为合理的发动机的机油量，这样在倾斜试验前就能优化发动机的回油能力。更为合理的发动机的机油量具体可以是增加发动机的机油量至第一机油量，以使各个方向的各个倾角下的油底壳中的机油均能够完全浸没吸油盘入口，或增加发动机的机油量至第二机油量，以使各个方向的各个倾角下吸油盘入口区域的机油含气量均小于含量阈值。这样可大幅度提高台架倾斜试验一次性通过率，减少反复试验产生的费用以及相关零件设计更改所产生的模具及工装费用，有效控制项目的开发进展，同时可以有效避免因为倾斜试验不通过所产生的发动机损坏，以及台架安全风险。